Исследуем функцию у = (x^2-2x-2)e^x и построим ее график.
1. Область определения.
Областью определения функции D_f=(-\infty;+\infty)
2. Точки разрыва функции и их классификация.
Функция не имеет точек разрыва т.е. ОДЗ x \in R.
3. Четность функции.
Проверяем на четность f(-x) = ((-x)^2-2(-х)-2)e^{-х} функция является нечетной и ни нечетной, т.е. функция симметрий не имеет.
4. Точки пересечения с осями. Интервалы знакопостоянства функции
точка пересечения с осью Ox: приравняем y=0, получим (x^2-2х-2)e^х = 0 => x_1 = 1 -\sqrt{3}; x_2 =1 +\sqrt{3} , т.е кривая пересекает ось Ox в точках с координатами ( 1 - \sqrt{3} ;0);( 1 + \sqrt{3} ;0)
точка пересечения с осью Oy: для этого нужно приравнять x=0, y = (x^2-2х-2)e^х=> y =-2, точка пересечения с осью Oy имеет координаты (0;-2)
Интервалы знакопостоянства функции. Получили точки пересечения с осью Ox с координатами ( 1 - \sqrt{3} ;0);( 1 + \sqrt{3} ;0), они разделили ось на три интервала знакопостоянства функции. Рассматриваем интервал знакопостоянства на исследуемых интервалах
интервал (-\infty; 1 - \sqrt{3}) найдем значение функции в любой точке f(-1) = (x^2-2х-2)e^х > 0 , т.е. на этом интервале функция положительная f(x) > 0 , т.е. функция находится выше оси Ox
интервал ( 1 - \sqrt{3}; 1 + \sqrt{3}) найдем значение функции в любой точке f(0) = (x^2-2х-2)e^х < 0 , т.е. на этом интервале функция отрицательная f(x) < 0 , т.е. функция находится ниже оси Ox
интервал ( 1 + \sqrt{3}; +\infty) найдем значение функции в любой точке f(3) = (x^2-2х-2)e^х > 0 , т.е. на этом интервале функция положительная f(x) > 0 , т.е. функция находится выше оси Ox
5. Интервалы монотонности. Экстремумы функции.
Найдем критические (стационарные) точки, для этого найдем первую производную и приравняем ее к нулю y' = ( (x^2-2х-2)e^х)' = e^x (x^2-4) приравняем к 0 e^x (x^2-4) = 0 => x_{1,2} = \pm 2 функция имеет две критические (стационарные) точки, т.е. две точки возможного экстремума функции. Эти точки делят область определения на три интервала монотонности. Определим монотонность функции на этих интервалах
интервал (-\infty; -2) найдем значение первой производной в любой точке интервала f(-3) = e^x (x^2-4) > 0, т.е. на этом интервале функция возрастает.
интервал (-2; 2) найдем значение первой производной в любой точке интервала f(0) = e^x (x^2-4) < 0, т.е. на этом интервале функция убывает.
интервал (2;+\infty) найдем значение первой производной в любой точке интервала f(3) = e^x (x^2-4) > 0, т.е. на этом интервале функция возрастает.
Экстремумы функции.
При исследовании получили на исследуемом интервале две критические (стационарные) точки , определим, является ли они экстремумами. Рассмотрим изменение знака производной при переходе через критические точки
точка x= -2 производная меняет знак с \quad + \quad 0 \quad - \quad - точка максимума. Координаты точки максимума f(-2) \approx 0.81, получаем координаты (-2;0.81)
точка x= 2 производная меняет знак с \quad - \quad 0 \quad + \quad - точка минимума. Координаты точки минимума f(2) \approx -14.78, получаем координаты (2; -14.78)
6. Интервалы выпуклости и вогнутости. Точки перегиба.
Для нахождения интервалов выпуклости и вогнутости найдем вторую производную функции и приравняем ее к нулю y'' = (e^x (x^2-4))' = e^x (x^2+2x-4) Приравняем к нулю e^x(x^2+2x-4) = 0 => x_{1,2} =- 1 \pm \sqrt{5}
Для анализа этих точек рассмотрим три интервала выпуклости
интервал (-\infty; - 1 - \sqrt{5}) найдем значение второй производной в любой точке f''(-5) = e^x(x^2+2x-4) > 0, т.е. на этом интервале вторая производная функции положительная f''(x) > 0 - функция выпуклая вниз (выпуклая).
интервал (- 1 - \sqrt{5}; - 1 + \sqrt{5}) найдем значение второй производной в любой точке f''(0) = e^x(x^2+2x-4) < 0, т.е. на этом интервале вторая производная функции отрицательная f''(x) < 0 - функция выпуклая вверх (вогнутая).
интервал ( - 1 + \sqrt{5};+\infty) найдем значение второй производной в любой точке f''(5) = e^x(x^2+2x-4) > 0, т.е. на этом интервале вторая производная функции положительная f''(x) > 0 - функция выпуклая вниз (выпуклая).
Точки перегиба.
В точке x = -1 - \sqrt{5} вторая производная меняет знак с \quad + \quad 0 \quad - \quad, график функции меняет выпуклость,т.е. это точка перегиба с координатами ( -3.23;0.59).
В точке x = -1 + \sqrt{5} вторая производная меняет знак с \quad - \quad 0 \quad + \quad, график функции меняет выпуклость, т.е. это точка перегиба с координатами ( 1.24; -10.13).
7. Асимптоты.
Вертикальная асимптота. График функции не имеет вертикальных асимптот, т.к. ОДЗ x \in R
Наклонная асимптота.
Для того, чтобы график функции y = (x^2-2x-2)e^x при x \to \infty имел наклонную асимптота y = kx+b, необходимо и достаточно, чтобы существовали два предела \lim_{x \to +\infty}=\frac{f(x)}{x} =k находим его \lim_{x \to +\infty}\frac{ (x^2-2x-2)e^x}{x} = \infty => k= \infty и второй предел \lim_{x \to +\infty}(f(x) - kx) = b Т.к. первый предел равен \infty, второй искать не нужно. Наклонной асимптоты нет.
Горизонтальная асимптота: для того, чтобы существовала горизонтальная асимптота, необходимо, чтобы существовал предел \lim_{x \to +\infty}f(x) = b найдем его \lim_{x \to +\infty} (x^2-2x-2)e^x = \inftyПолучили, что график функции горизонтальную асимптоту не имеет.
8. Построить график функции.
